Ovdje će se četiri osnovne karakteristike radiofrekvencijskih krugova tumačiti s četiri aspekta: radiofrekvencijsko sučelje, mali željeni signal, veliki interferencijski signal i smetnja susjednog kanala, a dati su i važni čimbenici na koje treba obratiti posebnu pozornost u procesu projektiranja PCB-a.
Radiofrekvencijsko sučelje simulacije radiofrekvencijskog kruga
Bežični odašiljač i prijamnik konceptualno su podijeljeni u dva dijela: osnovnu frekvenciju i radiofrekvenciju. Osnovna frekvencija uključuje frekvencijski raspon ulaznog signala odašiljača i frekvencijski raspon izlaznog signala prijamnika. Širina pojasa osnovne frekvencije određuje osnovnu brzinu kojom podaci mogu teći u sustavu. Osnovna frekvencija koristi se za poboljšanje pouzdanosti toka podataka i smanjenje opterećenja koje odašiljač nameće prijenosnom mediju pod određenom brzinom prijenosa podataka. Stoga je potrebno puno inženjerskog znanja o obradi signala pri projektiranju kruga osnovne frekvencije na PCB-u. Radiofrekvencijski krug odašiljača može pretvoriti i pretvoriti obrađeni signal osnovnog pojasa u određeni kanal i ubrizgati taj signal u prijenosni medij. Naprotiv, radiofrekvencijski krug prijamnika može dobiti signal iz prijenosnog medija, te pretvoriti i smanjiti frekvenciju na osnovnu frekvenciju.
Odašiljač ima dva glavna cilja dizajna PCB-a: Prvi je da moraju odašiljati određenu snagu dok troše najmanju moguću snagu. Drugi je da ne mogu ometati normalan rad primopredajnika u susjednim kanalima. Što se tiče prijemnika, postoje tri glavna cilja dizajna PCB-a: prvo, oni moraju točno vratiti male signale; drugo, moraju biti u stanju ukloniti ometajuće signale izvan željenog kanala; i zadnje, kao i odašiljač, moraju trošiti vrlo malu snagu.
Signal velike smetnje simulacije radiofrekvencijskog kruga
Prijemnik mora biti vrlo osjetljiv na male signale, čak i kada postoje veliki signali smetnji (smetnje). Ova situacija se događa kada pokušavate primiti slab signal ili signal prijenosa na velike udaljenosti, a snažni odašiljač u blizini emitira na susjednom kanalu. Ometajući signal može biti 60 do 70 dB veći od očekivanog signala i može biti pokriven u velikoj količini tijekom ulazne faze prijemnika ili prijamnik može generirati pretjeranu buku tijekom ulazne faze kako bi blokirao prijem normalnih signala. . Ako je prijemnik odveden u nelinearno područje od strane izvora smetnji tijekom ulaznog stupnja, dogodit će se dva gornja problema. Kako biste izbjegli ove probleme, prednji kraj prijemnika mora biti vrlo linearan.
Stoga je "linearnost" također važno razmatranje u PCB dizajnu prijemnika. Budući da je prijemnik uskopojasni krug, nelinearnost se mjeri mjerenjem "intermodulacijskog izobličenja". To uključuje korištenje dva sinusna ili kosinusna vala sličnih frekvencija i smještenih u središnjem pojasu za pokretanje ulaznog signala, a zatim mjerenje produkta njegove intermodulacije. Općenito govoreći, SPICE je dugotrajan i skup softver za simulaciju, jer mora izvesti mnoge izračune petlje kako bi dobio potrebnu frekvencijsku rezoluciju za razumijevanje izobličenja.
Mali očekivani signal u simulaciji RF kruga
Prijemnik mora biti vrlo osjetljiv da detektira male ulazne signale. Općenito govoreći, ulazna snaga prijemnika može biti samo 1 μV. Osjetljivost prijemnika ograničena je šumom koji stvara njegov ulazni krug. Stoga je šum važan faktor u dizajnu PCB-a prijemnika. Štoviše, sposobnost predviđanja buke pomoću alata za simulaciju je nezamjenjiva. Slika 1 je tipični superheterodinski prijemnik. Primljeni signal se prvo filtrira, a zatim se ulazni signal pojačava niskošumnim pojačalom (LNA). Zatim upotrijebite prvi lokalni oscilator (LO) za miješanje s ovim signalom kako biste ovaj signal pretvorili u međufrekvenciju (IF). Učinak buke prednjeg kruga uglavnom ovisi o LNA, mikseru i LO. Iako tradicionalna SPICE analiza šuma može pronaći šum LNA, ona je beskorisna za mikser i LO, jer će na šum u tim blokovima ozbiljno utjecati veliki LO signal.
Mali ulazni signal zahtijeva da prijemnik ima veliku funkciju pojačanja i obično zahtijeva pojačanje od 120 dB. S tako visokim pojačanjem, svaki signal spojen s izlaznog kraja natrag na ulazni kraj može uzrokovati probleme. Važan razlog za korištenje arhitekture superheterodinskog prijamnika je taj što može raspodijeliti dobitak na nekoliko frekvencija kako bi se smanjila mogućnost sprezanja. Ovo također čini da se frekvencija prvog LO razlikuje od frekvencije ulaznog signala, što može spriječiti "kontaminaciju" velikih signala smetnji u male ulazne signale.
Iz različitih razloga, u nekim bežičnim komunikacijskim sustavima, izravna pretvorba ili homodina arhitektura mogu zamijeniti superheterodinsku arhitekturu. U ovoj se arhitekturi RF ulazni signal izravno pretvara u osnovnu frekvenciju u jednom koraku. Stoga je većina dobitka u osnovnoj frekvenciji, a frekvencija LO i ulaznog signala je ista. U ovom slučaju, mora se razumjeti utjecaj male količine spajanja i mora se uspostaviti detaljan model "puta zalutalog signala", kao što su: spajanje kroz podlogu, igle paketa i žice za spajanje (Bondwire) između spojnica, te spojnica kroz dalekovod.
Smetnje susjednog kanala u simulaciji radiofrekvencijskog kruga
Izobličenje također igra važnu ulogu u odašiljaču. Nelinearnost koju generira odašiljač u izlaznom krugu može proširiti širinu pojasa odaslanog signala u susjednim kanalima. Taj se fenomen naziva "spektralni ponovni rast". Prije nego što signal stigne do pojačala snage odašiljača (PA), njegova je propusnost ograničena; ali "intermodulacijska distorzija" u PA će uzrokovati ponovno povećanje propusnosti. Ako se širina pojasa previše poveća, odašiljač neće moći zadovoljiti zahtjeve za napajanjem svojih susjednih kanala. Pri prijenosu digitalno moduliranih signala SPICE se zapravo ne može koristiti za predviđanje daljnjeg rasta spektra. Budući da se prijenos oko 1000 simbola (simbol) mora simulirati kako bi se dobio reprezentativni spektar, a visokofrekventni nosivi valovi moraju se kombinirati, što će SPICE analizu tranzijenata učiniti nepraktičnom.